【正文】 主要零件強(qiáng)度校核 ....................................................................................... 18 第七章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 .................................................................................... 19 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥 的調(diào)整值 ............................................... 19 油液溫升驗(yàn)算 ............................................................................................... 21 設(shè)計(jì)總結(jié)與致謝 .......................................................................................................... 22 設(shè)計(jì)總結(jié) ...................................................................................................................... 22 3 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 23 引 言 液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)部門得到越來越廣泛的應(yīng)用，而且越先進(jìn)的設(shè)備，其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的部門就越多。 液壓傳動(dòng)是用液體作為來傳遞能量的，液壓傳動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)：易于獲得較大的力或力矩，功率重量比大，易于實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)較大范圍的無級(jí)變速，傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)快速而且無沖擊，與機(jī)械傳動(dòng)相比易于布局和操縱，易于防止過載事故，自動(dòng)潤(rùn)滑、元件壽命較長(zhǎng) ，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。而所有的基本回路的作用就是控制液壓介質(zhì)的壓力和流量，因此液壓基本回路的作用就是三個(gè)方面：控制壓力、控制流量的大小、控制流動(dòng)的方向。 4 第一張 明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 要求設(shè)計(jì)一臺(tái) 臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)。 液壓系統(tǒng)的主要 參數(shù)與性能要求如下： （ 1）軸向切削力 Ft = 30000 N； （ 2）滑臺(tái)移動(dòng)部件重量 m=15000 N； （ 3）加減速時(shí)間 ?t = s ； （ 4）靜摩擦系數(shù) fs = ，動(dòng)摩擦系數(shù) fd = ； （ 5）快進(jìn)行程 L1 =150 mm ，工進(jìn)行程 L2 = 50 mm ，工進(jìn)速度 40～ 100 m/min ，快進(jìn)與快退速度 v1=v2 =8 m/min ； （ 6）工作臺(tái)要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，但可以隨時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，兩動(dòng)力滑臺(tái)完成各自循環(huán)時(shí)互不干擾，夾緊可調(diào)并能保證。因工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，這樣需要考慮的力有：夾緊力，導(dǎo)軌摩擦力，慣性力。 （ 1）工作負(fù)載 FW 工作負(fù)載是在工作過程中由于機(jī)器特定的工作情況而產(chǎn)生的負(fù)載，對(duì)于金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)來說，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載，即 Ft=3000N （ 2）阻力負(fù)載 fF 阻力負(fù)載主要是工作臺(tái)的機(jī)械摩擦阻力，分為靜摩擦阻力和動(dòng)摩擦阻力兩部分。已知啟動(dòng)換向時(shí)間為 ，工作臺(tái)最大移動(dòng)速度 ，即快進(jìn)、快退速度為 6m/min，因此慣性負(fù)載可表示為 NNtvF ???????? 如果忽略切削力引起的顛覆力矩對(duì)導(dǎo)軌摩擦力的影響，并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率 w? =，根據(jù)上述負(fù)載力計(jì)算結(jié)果，可得出液壓缸在各個(gè)工況下所受到的負(fù)載力和液壓缸所需推力情況，如表 1所示。 快進(jìn)、工進(jìn)和快退的時(shí)間可由下式分析求出。 圖 1 速度負(fù)載循環(huán)圖 a)工作循環(huán)圖 b）負(fù)載速度圖 c)負(fù)載速度圖 7 第四章 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 確定液壓缸 工作壓力 由表 2和表 3可知，組合機(jī)床液壓系統(tǒng)在最大負(fù)載約為 17000 N時(shí)宜取 3MP。通常利用差動(dòng)液壓缸活塞桿較粗、可以在活塞桿中設(shè)置通油孔的有利條件，最好采用活塞桿固定，而液壓缸缸體隨滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的常用典型安裝形式。 工進(jìn)過程中，當(dāng)孔被鉆通時(shí)，由于負(fù)載突然消失，液壓缸有可能會(huì)發(fā)生前沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓 (通過設(shè)置背壓閥的方式 )，選取此背壓值為 p2=?？焱藭r(shí)回油腔中也是有背壓的，這時(shí)選取被壓值2p =。 此時(shí)液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積分別為： 2421 105 8 mDA ???? ? ? ? 24222 mdDA ????? ? 工作臺(tái)在快進(jìn) 過程中，液壓缸采用差動(dòng)連接，此時(shí)系統(tǒng)所需要的流量為 ? ? m i 121 LAAq ????快進(jìn) 工作臺(tái)在快退過程中所需要的流量為 m 32 LA ???快退 工作臺(tái)在工進(jìn)過程中所需要的流量為 q 工進(jìn) =A1 v1’= L/min 根據(jù)上述液壓缸直徑及流量計(jì)算結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率值，如表 4 所示。1 AApAFp ???? ? ? 121 vAAq ?? qpP 1? ppp ??? 12 加速 6949 —— —— 快速 2778 9 工進(jìn) 27788 ? ? 1221 39。 AApFP ?? 32vAq? qpP ?? 1 加速 6949 —— —— 快退 2778 制動(dòng) —— —— 注： m/39。 繪制液壓缸工況圖 并據(jù)表 4 可繪制出液壓缸的工況圖，如圖 2 所示。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。 選用執(zhí)行元件 因系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求正向快進(jìn)和工進(jìn)，反向快退，且快進(jìn)，快退速度相等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，無桿腔面積 A1 等于有桿腔面積 A2的兩倍。雖然節(jié)流調(diào)速回路效率低，但適合于小功率場(chǎng)合，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。 鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工，加工過程中切削力變化 不大，因此鉆削過程中負(fù)載變化不大，采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路即可。 由于選定了節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開式循環(huán)回路，以提高散熱效率，防止油液溫升過高。而快進(jìn)快退所需的時(shí)間 1t 和工進(jìn)所需的時(shí)間 2t 分別為 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ssvlvlt 61000740060100073006033111 ????????? ? ? ? ? ssvlt 1 2 01 0 0 0 060222 ????? 亦即是12tt =20 因此 從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，如果選用單個(gè)定量泵作為整個(gè)系統(tǒng)的油源，液壓系統(tǒng)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于大流量溢流狀態(tài)，從而造成能量的大量損失，這樣的設(shè)計(jì)顯然是不合理的。但限壓式變量泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且流量突變時(shí)液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，最后確定選用雙聯(lián)液壓泵供油方案，有利于降低能耗和生產(chǎn)成本，如圖 3 所示。即快進(jìn)時(shí)，由大小泵同時(shí)供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。與采用行程閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，由工作臺(tái)的行程開關(guān)控制，管路較簡(jiǎn)單，行程大小也容易調(diào)整，另外采用液控順序閥與單向閥來切斷差動(dòng)油路。 速度換接回路的選擇 所設(shè)計(jì)多軸鉆床液壓系統(tǒng)對(duì)換向平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高，所以選用價(jià)格較低的電磁換向閥控制換向回路即可。為了調(diào)整方便和便于增設(shè)液壓夾緊支路，應(yīng)考慮選用 Y型中位機(jī)能。由于工作壓力較低，控制閥均用普通滑閥式結(jié)構(gòu)即可。為了控制軸向加工尺寸，提高換向位置精度，采用死擋塊加壓力繼電器的行程終點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制。為了換速以及液壓缸快退時(shí)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，回油路上設(shè)置背壓閥，初定背壓值 Pb=。 為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的進(jìn)口處，背壓閥和液壓腔進(jìn)口處設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開關(guān)，這樣只需一個(gè)壓力表即 能觀察